title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Закономерности процесса среднего и мелкого дробления

Закономерности процесса среднего и мелкого дробления

Закономерности процесса среднего и мелкого дробления изучены мало и носят приближенный и частный характер. Приводимые ниже закономерности получены при испытаниях дробилок с современными профилями дробящего пространства и поэтому справедливы для таких дробилок.
К.А. Разумов по аналогии с дробилками крупного дробления дает ситовую характеристику дробимого материала в зависимости от его крепости в виде гранулометрических кривых, не зависимых от ширины разгрузочной щели (рис. 33). По оси абсцисс отложена относительная крупность дробленого материала в долях ширины разгрузочной щели на закрытой стороне.
Закономерности процесса среднего и мелкого дробления

В каталогах производительность дробилок приводится обычно для руд и материалов средней крепости и насыпным весом 1,6 т/м3 (плотность в монолите 2,7 т/м3) и при условии, что размер наибольших кусков в загрузке равен (0,8—0,9) В, где В — ширина загрузочного отверстия дробилки. Для руд с другими физическими свойствами могут быть введены поправки на их крепость (дробимость), насыпной вес, крупность и пр.
Поправочный коэффициент на дробимость берется по табл. 6.
Поправочный коэффициент на насыпной вес вычисляется по формуле

где ?н — насыпной вес руды или материала.
Пользуясь паспортными техническими характеристиками дробилок и поправочными коэффициентами kdp и k?, можно определить характеристики дробилок, достижимые при эксплуатации их в условиях, не оговоренных в паспорте.

Профиль дробящего пространства дробилки КСД-600 показан на рис. 34. Ситовой состав дробимого и дробленого материала определялся рассевом на ситах с квадратными отверстиями 75, 50, 35, 25 и 16 мм.
Энергоемкость процесса дробления фиксировалась самопишущим ваттметром; производительность определялась по времени дробления определенного объема дробимого материала. Дробимым материалом является доломит различной крупности.

Питание дробилки производилось ленточным транспортером и было равномерным.
Результаты испытаний графически изображены на рис. 35. Как видно, величина среднего размера дробленого материала не зависит от производительности: экспериментальные данные сгруппировались в три зоны, в зависимости от размера разгрузочной щели, которая при испытаниях принималась 28, 21 и 15 мм.

Разброс экспериментальных данных составляет при разгрузочной щели 15 мм 11%, при щели 21 мм 6,6% и при щели 28 мм 8%. На ситовой состав дробленого материала на повлияла и крупность кусков питания: так при щели 28 мм наиболее крупный дробленый материал оказался при питании также наиболее крупным (+50—75 мм), а при щели 15 мм — наоборот, наиболее мелким. Поэтому можно считать, что в некоторых случаях сказывается наличие в дробимом материале готового продукта, размером меньше ширины разгрузочной щели. Таким образом, эти опыты показали, что в пределах разброса экспериментальных данных ситовой состав дробленого материала в дробилке среднего дробления не зависит от производительности и крупности кусков питания.
Эти экспериментальные данные позволили получить однозначную зависимость между размером разгрузочной щели на закрытой стороне и величиной среднего размера дробленого продукта. Такая зависимость графически изображена на рис. 35, б, где заштрихована зона рассеивания экспериментальных данных, а сплошной линией показана зависимость усредненных значений размера разгрузочной щели от среднего размера дробленого продукта. По смыслу эта прямая должна пересекать начало координат: при нулевой ширине щели размер дробленого продукта должен быть также минимальным. Однако уравнение этой прямой математически выражается уравнением

в котором свободный член 1,2 является средним размером дробленого продукта при нулевой ширине разгрузочной щели, а b — размер разгрузочной щели.
Таким образом, средний размер дробленого продукта при изменении величины разгрузочной щели увеличивается не прямо пропорционально, а менее интенсивно.

На рис. 36, а в координатах степень сокращения s (отношение средних размеров дробимого и дробленого материала) — средняя мощность процесса дробления Nср; точками нанесены экспериментальные данные, полученные при различной производительности Q. Графически
зависимости между степенью сокращения и средней мощностью при постоянной производительности оказались пучком прямых, общая точка которых имеет координаты s=1 н Nср=Nx (Nx — мощность холостого хода). Уравнение этого пучка прямых имеет вид

где b — тангенс угла наклона прямых пучка в зависимости от производительности.
Результаты экспериментальных данных испытаний лабораторной дробилки КСД-600 сведены в табл. 7.
Для выявления критерия оптимальности режима работы дробилки с точки зрения минимального удельного расхода электроэнергии необходимо перейти к зависимостям средней мощности процесса дробления от производительности Nср = f(Q) при постоянной степени сокращения s.
Математический анализ уравнений средней мощности (табл. 7) показал, что наиболее точно экспериментальные данные Nср = f(Q) соответствуют уравнению параболы вида

в котором х и у переменные Nср и Q, а ?, ? и ? — постоянные коэффициенты. Для нахождения коэффициентов ?, ? и ? были использованы 1-е, 3-е и 5-е уравнения табл. 7, а 2-е и 4-е уравнения — для проверки и определения точности совпадения экспериментальных данных с полученными математическими зависимостями. (Из методики подбора зависимости Nср = f (Q) следует, что подстановка последней в 1-е, 3-е и 5-е исходные уравнения должна дать совпадение с точностью, соответствующей точности выполненных арифметических подсчетов).
Результаты обработки экспериментальных данных и уравнения Nср = f (Q) при различной степени сокращения s сведены в табл. 8.

Сопоставление экспериментальных данных с данными, определенными по уравнениям табл. 8, показало полное их совпадение. Однако нужно иметь в виду, что уравнения табл. 8 являются уравнениями системы гипербол, которые при значении производительности 28,7 т/ч асимптотически приближаются к единой вертикальной прямой, положение которой не зависит от степени сокращения s. С другой стороны, гиперболы при s = 1 не сходятся в точку, соответствующую мощности холостого хода; это противоречит физическому смыслу процесса дробления. Поэтому при экстраполяции можно ожидать получения несоответствий экспериментальных и расчетных данных N и Q.
Удельная электроемкость процесса дробления может быть представлена отношением расхода электроэнергии на 1 т дробленого материала и единицу степени сокращения. При s=1 теоретически полезную работу следует считать равной нулю.
Поэтому критерием удельного расхода электроэнергии может быть выражение

где t — время в часах дробления Q т материала.
Для отыскания экстремальных значений удельного расхода электроэнергии и подтверждения существования минимального значения его приведем исходное уравнение гиперболы (Nср — ?) х (Q — ?) = ? к виду

Приравнивая последнее уравнение нулю, получаем уравнение, из которого может быть определена производительность, соответствующая экстремальному значению удельного расхода электроэнергии:

На рис. 36, а, б ив показаны кривые зависимостей Nср = f1 (Q), Ncp/Q = f2(Q) и Ncp/Q(s-1) = f3(Q) при различной степени сокращения s.
Полученные экспериментальные данные позволяют сформулировать новые закономерности процесса дробления.
С увеличением производительности при постоянной степени сокращения s удельный расход электроэнергии сначала уменьшается, а затем вновь увеличивается, имея явное минимальное экстремальное значение удельного расхода электроэнергии. При увеличении s при постоянной производительности удельный расход электроэнергии уменьшается.
Увеличение крупности питания дробилки (что может быть достигнуто более тщательной сортировкой дробимого материала) и уменьшение среднего размера дробленого продукта (что может быть достигнуто увеличением калибрующей зоны дробящего пространства) должно привести к увеличению степени сокращения дробимого материала. Следовательно, это должно сопровождаться уменьшением удельной энергоемкости процесса дробления, что целесообразно.
Наличие минимального экстремума удельного расхода мощности может быть объяснено следующим образом. При малых производительностях на удельный расход электроэнергии оказывают большое влияние общие потери трения в дробилке, опоры которой нагружены инерционными силами неуравновешенных масс — подвижного конуса и эксцентрика. По мере увеличения производительности увеличивается заполнение дробящего пространства и возникает возможность частичной или полной ее запрессовки, что сопровождается увеличением удельного расхода электроэнергии, так как в замкнутом объеме, ограниченном со всех сторон дробимым материалом, разрушение последнего происходит неэффективно.
Полученные при испытаниях дробилки КСД-600 закономерности процесса дробления во многом были подтверждены при испытаниях дробилок среднего и мелкого дробления других типоразмеров в производственных условиях. Результаты этих испытаний графически изображены на рис. 37—39.

Энергоемкость процесса дробления медноникелевых руд крепостью 20 единиц по шкале М.М. Протодьяконова в дробилке КМД-2200 графически показана на рис. 37 (кривая 1). Испытания были проведены при величинах разгрузочной щели 5,1—7 мм и производительностях 190—450 т/ч (насыпной вес медноникелевых руд ? = 1,8 т/м3).
Вследствие непостоянства физико-механических свойств дробимого материала, которое имеет место на обогатительных фабриках, экспериментальные данные имели большой разброс и поэтому обрабатывались с использованием методов математической статистики.
Влияние производительности на ситовой состав дробленого материала при постоянной ширине разгрузочной щели показано на рис. 38. Здесь, так же как и при испытаниях дробилки КСД-600, не обнаружено сколько-нибудь значительного влияния производительности на ситовой состав дробленого материала.
Энергоемкость дробления сульфидных медных руд крепостью 16 единиц по шкале М.М. Протодьяконова и насыпным весом 1,6 т/м3 в дробилках КМД-2200 и КСД-2200 показана на рис. 37 (кривые 2 и 3). Закономерности здесь не отличаются от рассмотренных ранее. Таким образом, общие закономерности процессов дробления в дробилках среднего и мелкого дробления различных типоразмеров во многом одинаковы.

Влияние величины разгрузочной щели на ситовой состав дробленого материала в дробилках мелкого дробления (КМД-2200) очевидно из рис. 39: при увеличении щели с 5 до 7 мм содержание класса — 16 мм изменилось с 94 до 66 %. В данном случае дробилась медноникелевая руда. При дроблении других руд были получены другие количественные зависимости изменения процентного содержания класса 16 мм при уменьшении величины разгрузочной щели. Таким образом, разные руды имеют разную склонность к разрушению.

На рис. 40 приведены для сопоставления удельные энергоемкости N/Q дробления медноникелевых и сульфидных медных руд отечественных месторождений в дробилках КМД-2200 при одинаковых степенях сокращения (s = 2,5 и 3). Несмотря на то, что сульфидные медные руды мягче медноникелевых, удельная энергоемкость дробления их оказалась больше. Причину этого можно усматривать в разной вязкости руд.

Сопоставление всех результатов испытаний позволяет добавить к ранее изложенным следующее положение закономерности процесса среднего и мелкого дробления.
С увеличением степени сокращения материала (s) производительность дробилки, соответствующая минимальной удельной энергоемкости, уменьшается. Так, при дроблении медноникелевых руд в дробилке КМД-2200 при изменении степени сокращения с 4,5 до 2,5 производительность дробилки, соответствующая минимальной удельной энергоемкости, изменяется с 210 до 270 т/ч. Это утверждение справедливо при современных профилях дробящего пространства.

title-icon Подобные новости